ZJ116B型卷接机组烟支搓接装置的改进

潘恒乐，王 俊，刘文胜，陈 锴，邓 灿，盛浩然

常德烟草机械有限责任公司，湖南省常德市武陵区长庚路999号 415000

ZJ116B型卷接机组是以ZJ116A型卷接机组［1］为技术平台研制的一种双烟道细支烟高速生产设备，额定生产速度为10 000支/min，是国内卷烟企业细支烟生产的主力设备。烟支搓接是卷接机组生产过程中的关键工序之一，其搓接效果直接影响卷烟质量［2］。与常规卷烟相比，细支烟所用的接装纸表面比较光滑，胶水黏性低，导致细支烟在搓接过程中容易出现接装纸封口开裂、烟支泡皱等问题［3］，影响卷烟质量及设备运行效率。近年来，针对细支烟生产设备已有较多研究，何海鹏等［4］对现有检测装置进行优化，提高了超细支空管二元复合滤棒不合格品识别和剔除准确性；潘恒乐等［5］改进了梗签二次分选装置，减小了ZJ116B机组前后烟道卷烟质量的差异；厉德俊等［6］基于GD121A型卷接机组设计了一种压丝块，有效提高了细支烟质量合格率。针对烟支搓接工序，姜冬子等［7］利用气缸驱动毛刷清洁搓板表面，降低了搓板堵塞次数；张昆华等［8］基于ZJ17D型卷接机组设计了一种细支烟搓接装置，通过增加烟支搓接圈数和提升温度稳定性提高了卷烟质量；王伯楠等［9］设计了一种滚针搓板装置，解决了传统搓接技术中存在的剥离趋向问题；唐根利［10］分析了各种卷接机组中不同类型搓板的特点，并对不同形状结构的搓板提出了改进方案。但针对细支烟高速卷接机组搓接时存在的质量问题则鲜见研究报道。为此，通过分析ZJ116B机组的搓接原理，设计了一种短型搓板，以期解决搓板堵塞、烟支泡皱等问题，提高卷烟产品质量。

1 问题分析

1.1 烟支搓接原理

ZJ116B机组搓接装置主要由搓烟轮1、启动轨3、搓板4和归位轮5组成，见图1。在生产中，启动轨将组烟2从搓烟轮的承烟槽中拨出后，组烟在搓烟轮与搓板之间逆时针旋转。由图1b可见，组烟由双倍长滤棒8、两段烟条7及接装纸6组成；接装纸表面已涂胶，一端粘在滤棒和烟条上，剩余部分平铺在搓烟轮上。滤棒和烟条在搓接过程中被接装纸包裹粘接后形成双倍长滤嘴卷烟，然后在归位轮的作用下加速进入搓烟轮的承烟槽中。

图1 改进前烟支搓接装置结构示意图Fig.1 Structure of cigarette rolling device before modification

1.2 存在问题

如图2a所示，搓板工作面与搓烟轮表面为同心圆弧，搓烟轮上两个相邻承烟槽之间圆弧对应的角度α为11.18°，两个相间承烟槽之间圆弧对应的角度β为24.04°，搓板搓接面对应的角度θ1为22.09°。由于α＜θ1＜β，组烟被启动轨拨出承烟槽直至离开搓接面过程中，会再一次落入搓烟轮的承烟槽中，即出现“搓接落槽”现象（图2b）。从组烟被启动轨拨出承烟槽到出现“搓接落槽”，组烟被搓接的圈数为：

图2 改进前搓板尺寸和搓接过程示意图Fig.2 Dimension of rolling block and cigarette rolling process before modification

式中：n1为搓接圈数，圈；α为搓烟轮上两个相邻承烟槽之间圆弧对应的角度，（°）；R轮为搓烟轮半径，mm；c为细支烟圆周，mm。

已知α=11.18°，R轮=166.325 mm，c=17 mm，则搓接圈数n1≈1.9圈。说明组烟出现“搓接落槽”时，接装纸封口位于承烟槽边缘附近。已知搓烟轮承烟槽深度为0.8 mm，组烟落入承烟槽后因受到的压力变小而无法顺利离开承烟槽，由此在承烟槽中产生滑动。由于接装纸粘接尚不牢固，封口在搓烟轮滑动摩擦作用下，容易被承烟槽尖锐的边缘扯开，导致胶水泄漏、污染搓板并造成烟支泡皱等问题。此外，组烟不能及时滑出承烟槽，还会在承烟槽的带动下与前方烟支接触进而造成搓板堵塞。

2 改进方法

2.1 短型搓板结构

为减少搓板堵塞次数和泡皱烟支数量，对搓板工作面和尺寸进行了改进，设计了一种短型搓板，见图3。短型搓板工作面分为过渡面1、搓接面2、卸胶槽3和支撑面4。其中，搓接面比接装纸宽2～4 mm，表面喷涂金刚砂以增加摩擦力并提高耐磨性；卸胶槽用于排出溢出的胶水，避免在搓板表面形成胶垢，影响搓接质量；支撑面上设计有纵向细齿槽，且纵向纹路比搓接面低0.2 mm，避免搓接时对烟条产生挤压，提高卷烟外观质量。

图3 改进后短型搓板工作面及尺寸示意图Fig.3 Schematic diagram of working surface and dimension of short rolling block after modification

2.2 短型搓板尺寸

为避免出现“搓接落槽”现象，改进后搓接面对应的角度θ2须小于搓烟轮上两个相邻承烟槽之间圆弧对应的角度α；为使接装纸完整包裹滤棒和烟条形成双倍长滤嘴卷烟，组烟应至少搓接滚动1圈，且搓接圈数n2越大，成品卷烟的搓接效果越好。因此，n2、θ2、α应满足以下条件：

式中：n2为改进后搓接圈数，圈；R轮为搓烟轮半径，mm；c为细支烟圆周，mm；θ2为改进后搓接面对应的角度，（°）；α为搓烟轮上两个相邻承烟槽之间圆弧对应的角度，（°）。

采用CREO软件（美国PTC公司）建立搓板和搓烟轮的装配模型，在满足公式（2）的条件下，改变θ2取值，得到不同的搓板模型，在避免“搓接落槽”现象和保证烟支搓接圈数的前提下，确定θ2=10.3°，n2≈1.8圈。

3 应用效果

3.1 试验设计

材料：“泰山（白将军）”牌卷烟（山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂）。

设备：ZJ116B型卷接机组（常德烟草机械有限责任公司）；烟支外观质量在线检测装置（云南远足科技有限公司）。

方法：①ZJ116B机组运行速度为10 000支/min，分别统计改进前后3周（每周5个工作日，每个工作日1班次，共检测15班次）搓板堵塞次数和清洁次数；②利用烟支外观质量在线检测装置对烟支进行检测，分别统计改进前后3周泡皱烟支剔除数量。

3.2 数据分析

由表1可见，烟支搓接装置改进后搓板堵塞次数由10.8次/班次降低到3.1次/班次，搓板清洁次数由13.0次/班次降低到5.8次/班次，减少了设备停机次数，降低了设备维保强度。泡皱烟支剔除数量由改进前的2 949支/班次减少到254支/班次，降低91.4%，有效提高了卷烟搓接质量。

表1 烟支搓接装置改进前后测试数据Tab.1 Test data of cigarette rolling device before and after modification

4 结论

改进后的短型搓板减少了烟支搓接行程，避免在搓接过程中出现“搓接落槽”现象，解决了生产过程中搓板污染、接装纸表面产生泡皱等问题。以ZJ116B型卷接机组生产的“泰山（白将军）”牌卷烟为对象进行测试，结果表明：改进后搓板堵塞次数降低7.7次/班次，清洁次数减少7.2次/班次，泡皱烟支剔除数量减少91.1%，有效降低了设备维保强度，提高了卷烟外观质量。该技术可在其他细支烟卷接机组上推广应用。